在多點(diǎn)燃油噴射系統(tǒng)中,根據(jù)檢測(cè)進(jìn)氣量的方式不同,空氣流量計(jì)又分為“D”型(即壓力型)和“L”型(即空氣流量型)兩種類型。“D” 型是利用壓力傳感器檢測(cè)進(jìn)氣歧管內(nèi)的壓力,測(cè)量方法屬于間接測(cè)量法。控制系統(tǒng)利用檢測(cè)到的壓力與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)計(jì)算吸入氣缸的空氣量,又稱為速度/密度型燃油噴射控制系統(tǒng)。由于空氣在進(jìn)氣歧管內(nèi)流動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生壓力波動(dòng),發(fā)動(dòng)機(jī)怠速(節(jié)氣門(mén)關(guān)閉)時(shí)的進(jìn)氣量與汽車(chē)加速(節(jié)氣門(mén)全開(kāi))時(shí)的進(jìn)氣量之差可達(dá)40倍以上,進(jìn)氣氣流的zui大流速可達(dá)80m/s,因此,“D”型燃油噴射系統(tǒng)的測(cè)量精度不高,但控制系統(tǒng)的制造成本較低。“L”型是利用流量傳感器直接測(cè)量吸入進(jìn)氣管的空氣流量。由于采用直接測(cè)量的方法,因此進(jìn)氣量的測(cè)量精度較高,控制效果優(yōu)于“D”型燃油噴射系統(tǒng)。當(dāng)前各個(gè)車(chē)型采用的“L”型傳感器分為體積流量型(如翼片式、量芯式、渦流式)傳感器和質(zhì)量流量型(如式和熱膜式)傳感器。質(zhì)量流量型傳感器工作性能穩(wěn)定、測(cè)量精度高、使用效果好,但制造成本相對(duì)“D”型要高。由于熱膜式空氣流量傳感器內(nèi)沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件,因此沒(méi)有流動(dòng)阻力,而且使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于式流量傳感器。
1、熱膜式空氣流量傳感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
在傳感器內(nèi)部的進(jìn)氣通道上設(shè)有一個(gè)矩形護(hù)套(相當(dāng)與取樣管),熱膜電阻設(shè)在護(hù)套中。為了防止污物沉積到熱膜電阻上影響測(cè)量精度,在護(hù)套的空氣入口一側(cè)設(shè)有空氣過(guò)濾層,用以過(guò)濾空氣中的污物。為了防止進(jìn)氣溫度變化使測(cè)量精度受到影響,在熱膜電阻附近的氣流上游設(shè)有鉑金屬膜式溫度補(bǔ)償電阻。溫度補(bǔ)償電阻和熱膜電阻與傳感器內(nèi)部控制電路連接,控制電路與線束連接器插座連接,線束插座設(shè)在傳感器殼體中部。與熱絲式流量傳感器相比,熱膜電阻的阻值較大,所以消耗電流較小,使用壽命較長(zhǎng)。但是,由于其發(fā)熱元件表面制作有一層絕緣保護(hù)薄膜,存在輻射熱傳導(dǎo)作用,因此響應(yīng)特性稍差。
2、熱膜式空氣流量傳感器測(cè)量原理
通過(guò)控制發(fā)熱元件溫度TH與空氣溫度TG之差為一恒定值,就可根據(jù)發(fā)熱元件的加熱電流I求得空氣氣流的質(zhì)量流量QM。在熱絲式與熱膜式流量傳感器中,采用了恒溫差控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)流量檢測(cè)。
恒溫差控制電路,發(fā)熱元件電阻RH和溫度補(bǔ)償電阻(進(jìn)氣溫度傳感器)RT分別連接在惠斯登電橋電路的兩個(gè)臂上。當(dāng)發(fā)熱元件的溫度高于進(jìn)氣溫度時(shí),電橋電壓才能達(dá)到平衡,并由具有電流放大作用的控制電路A控制加熱電流(50-120mA)來(lái)保持發(fā)熱元件溫度TH與溫度補(bǔ)償電阻溫度TT之差保持恒定(即△T=TH-TT=120℃)。
當(dāng)空氣氣流經(jīng)發(fā)熱元件使其受到冷卻時(shí),發(fā)熱元件溫度降低,阻值減小,電橋電壓失去平衡,控制電路將增大供給發(fā)熱元件的電流,使其溫度保持高于溫度補(bǔ)償電阻溫度120℃。電流增量的大小,取決于發(fā)熱元件受到冷卻的程度,即取決于流過(guò)傳感器的空氣量。當(dāng)電橋電流增大時(shí),取樣電阻RS上的電壓就會(huì)升高,從而將空氣流量的變化轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)US的變化。輸出電壓與空氣流量之間近似于4次方根的關(guān)系。信號(hào)電壓輸入ECU后,ECU便可根據(jù)該信號(hào)的高低計(jì)算出空氣質(zhì)量流量QM的大小。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速或空氣為熱空氣時(shí),因?yàn)榈∷贂r(shí)節(jié)氣門(mén)關(guān)閉或接近全閉,所以空氣流速低,空氣量少;又因空氣溫度越高,空氣密度越小,所以在體積相同的情況下,熱空氣的質(zhì)量小,因此發(fā)熱元件受到冷卻的程度小,阻值減小幅度小,保持電橋平衡需要的電流小,故取樣電阻上的信號(hào)電壓低??刂茊卧狤CU根據(jù)信號(hào)電壓即可計(jì)算出空氣量,捷達(dá)AT、GTX型轎車(chē)怠速時(shí)的空氣流量標(biāo)準(zhǔn)值為2.0-5.0g/s。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增大或空氣為冷空氣時(shí),因?yàn)楣?jié)氣門(mén)開(kāi)度增大空氣流速加快使空氣流量增大;而冷空氣密度大,在體積相同的情況下冷空氣質(zhì)量大,所以發(fā)熱元件受到冷卻的程度增大,阻值減小幅度大,保持電橋平衡需要的電流增大,因此當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增大時(shí),信號(hào)電壓升高。
3、溫度補(bǔ)償原理
當(dāng)進(jìn)氣溫度變化時(shí),發(fā)熱元件的溫度就會(huì)發(fā)生變化,測(cè)量進(jìn)氣量的精度就會(huì)受到影響。設(shè)置溫度補(bǔ)償電阻(溫度傳感器)后,從電橋電路上就可以看出,當(dāng)進(jìn)氣溫度降低使發(fā)熱元件上的電流增大時(shí),為了保持電橋平衡,溫度補(bǔ)償電阻上的電流相應(yīng)增大,以保證發(fā)熱元件溫度與溫度補(bǔ)償電阻溫度之差保持恒定,使傳感器測(cè)量精度不受進(jìn)氣溫度變化的影響。
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